基于GNSS的2023年2月23日塔吉克斯坦M_(S)7.2地震前异常资料变化特征研究

为了进一步探究中强地震发生前GNSS坐标时序中是否存在中短期异常现象,通过分析2023年2月23日塔吉克斯坦M_(S)7.2地震前后中国大陆构造环境监测网络(简称:“陆态网络”)塔什库尔干、布伦口GNSS基准站观测资料的变化特征,发现该地震震前塔什库尔干、布伦口均出现较为明显的GNSS基准站时间序列异常现象,震前EW向存在趋势性W向运动,震后E向加速;震前NS向趋势性S向运动,临震前状态快速改变,布伦口在震后还显示出7.3 mm的EW向永久性形变,研究结果表明GNSS在地震发生短临阶段具有重要的预测意义。与2015年12月7日塔吉克斯坦M S7.4地震进行对比发现,两次M S≥7.0地震对塔什库尔干、布伦口基准站的影响差异较大。2015年12月7日塔吉克斯坦M S7.4地震为左旋走滑,影响方向主要为NE向,而2023年2月23日塔吉克斯坦M_(S)7.2地震为右旋走滑,影响方向主要为SE向。震前基线均有挤压缩短的前兆异常显示。梳理站点异常出现情况,发现异常持续时间越长、异常出现次数越多,发震震级可能越大。

霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁断裂现今断层运动特征

霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁断裂在天山新生代构造演化中起到了重要作用,并控制着北天山山前地区的地震活动,了解霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁断裂带不同段落的活动特性对乌鲁木齐山前凹陷地区的运动特征有着重要意义。文中利用研究区域内的GPS站点,获取了该区域的现今GPS速度场、基线长度变化、应变等结果,再通过GPS速度场的剖面投影法分析,结合跨断层水准资料进行分析研究,结果表明:(1)通过陆态网络站基线变化趋势可以看出天山处在挤压状态。大地四边形网基线变化量显示:吐谷鲁背斜的大丰测区从2017—2021年处于挤压状态,在2021—2023年出现拉张的趋势,这与该场地跨断层水准测量的结果趋势一致;红山嘴测区断层一直为挤压状态,这与区域跨断层水准场地的测量结果一样。(2)跨霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁断裂的GPS速度剖面显示,GPS站点南北向速率从西向东变小,霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁断裂的滑动速率约1 mm/a,这些断层为逆冲特征,走滑分量无明显的变化。

2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震前后GNSS异常特征研究

2020年1月19日新疆伽师发生M S6.4地震,地震发生后,梳理了连续GNSS和流动GNSS的观测资料,发现震中附近站点运动方向与其东部站点的运动方向存在一定的差异,可能显示了震中附近区域应力震前处于失稳状态。巴楚—叶城基线挤压缩短速率快于以往,约为前期缩短速率的3倍,趋势转折时间近3年;从巴楚—乌恰基线可以看出该地震受东西向应力的作用较小。最新一期的流动GNSS结果显示,地震发生在剪应变高值向低值过渡的区域,发生在面膨胀负极值区域边缘;块体应变参数从短期变化来看,面膨胀值在增大的同时,剪应变在减小,也说明北北西向的正应力和北东东向剪应力的作用差异增大,断层的受力平衡被打破,这可能是地震发生的力学机制。

呼图壁MS6.2地震跨断层形变场地资料异常变化分析

对北天山地区2016年12月8日呼图壁MS6.2地震周边300 km范围内跨断层精密水准资料进行分析,运用二倍均方差对异常进行判定,计算出2012~2016年断层的趋势累积率Dc,认为地震前存在着一定范围的应力积累、加速运动、尖点突跳等中短期前兆异常,地震发生在形变异常显著及断层形变趋势累积率高值区域。

北天山地区中强地震前跨断层形变强度异常特征分析

对新疆北天山地区跨断层流动水准观测资料进行整理,利用断层垂直活动速率求解断层形变异常强度值。基于其变化特征与北天山地区中强地震的对比研究发现,研究区域断层活动整体处于断层形变强度趋势增强的背景下,局部断层形变异常强度值超过指标阈值0.6时,可作为北天山地区中强地震的预测依据。

基于GNSS观测资料分析乌鲁木齐地区形变特征

基于时间序列和速度场结果分析乌鲁木齐地区的水平和垂直运动特征。利用GAMIT/GLOBK10.6软件对乌鲁木齐及周边7个CORS站2012~2019年的观测数据进行处理,获取CORS基准站在ITRF2014框架下的三维坐标时间序列,并根据坐标时间序列通过最小二乘拟合获得该地区的GNSS速度场。结果表明:乌鲁木齐CORS站在ITRF2014框架下的东西向和南北向平均运动速率分别为32.05 mm·a^(-1)和5.13 mm·a^(-1)。垂直方向WJQZ站的下沉和上升的周期性变化量最大到达(-33.77±1.87)mm·a^(-1),FUKZ、CHJZ两个站亦有下沉趋势。西山断裂南侧4个站存在小幅向上抬升趋势,平均速率为1.47 mm·a^(-1)。7个CORS站数据结果与周围的IGS(URUM)站和"陆态网络"连续站解算结果进行对比验证,显示出较好的一致性。

柯坪块体周缘主要断裂闭锁程度与滑动亏损速率的分布特征

利用西南天山山前柯坪块体周缘的多期中国大陆构造环境监测网络区域站及新疆维吾尔自治区地震局在该区域加密布设的多个GPS站点数据,基于负位错反演原理,采用Defnode软件反演,得到柯坪、皮羌和迈丹3条主要断裂的闭锁程度和滑动亏损速率分布特征。模拟结果与实测值总体一致,但略有细微差异,GPS点位密集处残差在1mm/a左右,柯坪断裂在深度20km以内处于完全闭锁,20~40km之间处于部分蠕滑,40km以下处于完全蠕滑;皮羌断裂全段在深度15km以内处于完全闭锁,15~30km之间处于部分蠕滑,30km以下处于完全蠕滑,滑动亏损速率介于0~2mm/a;迈丹断裂闭锁系数与滑动亏损速率分布特征相对复杂,完全闭锁深度从西南端的35km逐渐递减至东北端的10km左右。上述研究结果为分析评估3条断裂的地震危险性提供了观测约束,对认识该地区的地震孕育背景及地震危险性研究提供参考依据。

新疆4次M_(S)≥6.0地震基线时间序列异常变化特征研究

根据“中国大陆构造环境监测网络”基准站2011~2020年的连续观测资料,对新疆境内天山中段、南天山西段和西昆仑的47条GPS基线时间序列变化进行分析,讨论这些基线的趋势性变化运动特征,总结2016年11月25日阿克陶M_(S)6.7地震、2016年12月8日呼图壁M_(S)6.2地震、2017年8月9日精河M_(S)6.6地震和2020年1月19日伽师M_(S)6.4地震震中300 km范围内不同方向的GPS基线时间序列的异常变化特征和周边构造活动情况,通过对GPS基线异常特征变化的差异性分析,初步得出结论:地震前后基线变化的幅度和趋势跟地震的破裂方向有一定的关系。或许可为新疆未来M_(S)≥6.0强震可能发生地点提供一定的依据。